KR20110087783A - 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터에 관한 것
으로서, 보다 상세하게는 엔진을 고정하여 엔진의 진동 및 소음을 저감시키는 엔진 마운트 액츄에이터에 있어서, 상기 엔진 마운트 액츄에이터의 상부에서는 방진러버의 압축팽창과 함께 비압축성 유체의 진동에 의해 엔진측에서 발생되는 진동을 감소키시키는 유체 봉입 마운트부와 더불어, 하부에는 엔진의 진동을 감지한 제어부의 제어신호에 따라 엔진의 회전수와 동일하게 가진판이 진동되도록 하여 엔진의 진동을 감쇄시키는 전자식 구동기를 구성하되, 상기 전자식 구동기의 내부의 구성요소인 플런저와 요크 사이의 공극 및 코일의 점적율을 최대로 하고, 플런저, 요크, 코어의 상호 두께를 최적비율로 도출함으로써 전자식 구동기의 전자기력을 최대로 증대시켜 엔진의 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터{ ELECTRONIC ACTIVE ENGINE MOUNT ACCUATOR FOR TRAVEL VIBRATION ABSORBING}

본 발명은 엔진으로부터의 진동이 입력시 전자식 구동기 내부의 가진판을 동위상으로 가진시켜, 주액실 내부 압력을 조절함으로써 차량의 진동을 저감하는 진동식 능동 엔진 마운트 시스템에 적용되는 주행 진동 저감용 전자식능동 엔진 마운트 액츄에이터에 관한 것이다.

차량에서 엔진은 일종의 진동 발생원이라 할 수 있다. 따라서, 엔진을 차체에 장착할 때는 엔진 마운트 장치라 불리는 매개물을 사용하여 장착함으로써 엔진에서 발생하여 차체로 전달되는 진동 및 그에 따른 소음의 전달을 차단하고 있다.

일반적으로 소형 가솔린 엔진 차량의 경우에는 고무로 제작된 부시 타입의 마운트 장치를 주로 사용하였고, 대형 가솔린 엔진 차량과 디젤엔진의 경우에는 내부에 유체를 봉입한 하이드롤릭 타입의 엔진 마운트 장치를 사용하였으나, 이러한 수동적인 엔진 마운트 장치는 그 구조상 가변적인 운전 영역 모든 범위에서 진동 및 소음을 차단할 수는 없었으며, 또한, VCM시스템(Variable Cylinder Management, 가변실린더 제어시스템)을 적용하여 주행중 6기통 중 3, 4기통만을 사용하여 연비를 증대시키는 경우에도, 실린더압이 증가되어 엔진의 진동이 증대됨으로 인해 NVH(소음진동, Noise, Vibration, and Harshness)악화를 초래하였다.

일반적으로 엔진에서 발생하는 진동은 아이들 및 저속 운전상태와 고속 운전상태에서 상이하게 발생하므로, 아이들 및 저속 운전상태와 고속 운전상태에서 각각 서로 다른 엔진 마운트 장치의 동강성(dynamic stiffness)이 요구된다. 즉, 아이들 및 저속 운전 상태에서는 낮은 동강성이 요구되고 고속 주행시에는 높은 동강성이 요구된다. 이를 엔진에 의해 발생하는 진동의 주파수와 관련해서 살펴보면, 각각 저주파수 대변위 진동이 발생하는 세이크 영역, 중주파수 중변위 진동이 발생하는 아이들 영역 및 고주파수 소변위 진동이 발생하는 부밍(booming) 영역으로 구분할 수 있으며, 좀 더 우수한 진동 감쇠 효과를 위해서는 이러한 각 영역에 따라 엔진 마운트 장치가 각각 다른 동강성을 가져야 할 것이다.

그러나 전술한 바와 같은 부시 타입의 엔진 마운트 장치 또는 유체 봉입식 하이드롤릭 타입의 엔진 마운트 장치는 이와 같은 가변적인 모든 영역에서 그 구조상 진동 감쇠 기능을 가질 수 없었다. 따라서, 최근에는 이와 같은 가변적인 엔진의 진동에 대하여 모든 영역에서 제어가 가능하며, 자동차 부품의 소형화/경량화/저가화 추세에 따라 최소 사이즈 대비 최대 전자기력 성능을 발휘할 수 있는 능동형 엔진 마운팅 액츄에이터 개발의 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부가 상, 하로 분할구획된 엔진 마운트 액츄에이터 내부에서, 상단의 유체 봉입 마운트부의 방진러버와 유체의 진동 및 소음 감쇄작동에 더하여, 하단의 전자식 구동기에서 엔진의 회전수에 따라 가진판이 동일하게 상쇄 진동함으로써, 엔진의 진동 및 소음을 정확하고 능동적으로 억제하며, 최소 사이즈 대비 최대 전자기력 성능을 발휘하며, 100Hz 이상의 고주파 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 제어에서 안정적으로 작동할 수 있는 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본체 내부가 오리피스에 의해 상, 하단으로 분할되되, 본체 내부 상단에는 방진러버를 설치하고 비압축성 유체를 유입하여 엔진의 진동 및 소음을 감쇄시키되, 내부 하단에는 가진판을 통해 엔진의 진동을 상쇄시키는 전자식 구동기가 구성되는 엔진 마운트 액츄에이터에 있어서, 상기 전자식 구동기는 상기 가진판의 하단에 수직방향으로 고정설치되는 플런저와; 상기 플런저의 외주연에 설치되어 자기장을 발생시키는 솔레노이드부와; 상기 엔진으로부터 진동을 감지시, 솔레노이드부로부터 자기장이 발생되도록 제어신호를 전달하여, 상기 자기장으로 인하여 플런저를 엔진의 진동 주파수와 동일하게 상, 하로 진동시킴으로써, 상기 플런저에 연결된 가진판의 진동에 의해 엔진의 진동이 상쇄되도록 하는 제어부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 솔레노이드부는 상기 플런저의 일단에 대응되도록, 본체 하단 내부에 설치되는 요크와; 상기 요크의 상부에서 플런저의 외주연에 설치되는 보빈과; 상기 보빈에 권취되며, 상기 제어부와 연결된 코일과; 상기 코일의 자기장 발생을 위해 코일이 권취된 보빈의 외주연에 형성되는 코어; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자식 구동기는 최대 전자기력을 발생시키기 위해, 상기 플런저와 요크 상호간에 형성되는 공극의 면적을 최대로 하고, 상기 코일의 점적율이 90 내지 100%가 되도록, 코일 정렬 권선방식을 적용하여, 전류가 최대로 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자식 구동기는 최대 전자기력을 발생시키기 위해, 상기 플런저의 측면두께, 코어의 상부두께, 상기 요크의 하부두께가 상호간 7: 4: 4의 비율이 되도록 하여, 상기 코일과 코어의 자화가 B-H곡선의 선형구간에서 최대로 포화되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 엔진이 장착되는 차체에 설치되는 가속도계와; 상기 가속도계와 연결되어 차량 엔진의 운전 상태에 대한 정보를 제어신호를 받아 전류신호로 변환하는 제어기와; 상기 전류신호를 증폭하여 솔레노이드부로 입력하는 증폭기; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래의 액츄에이터에 비해 사이즈가 축소하면서 최대 전자기력의 성능을 가질 수 있으며, 고주파 영역에서의 안정적인 PWM 솔레노이드 구조를 적용하여, 엔진이 진동 및 소음을 보다 정확하고 능동적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 2는 본 발명에 전자식 구동기를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터의 작동 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 전자식 구동기가 선형구간에서 자속밀도가 포화되는 지점을 나타낸 일실시예의 그래프.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터(1)는 유체 봉입 마운트부(20), 전자식 구동기(30), 플런저(Plunger, 40), 솔레노이드부(50), 제어부(50)를 포함한다.

상기 유체 봉입 마운트부(20)는 본 발명의 엔진 마운트 액츄에이터 내부 상단에 형성되는 것으로, 엔진 마운트 액츄에이터는 본체(10) 내부 중단에 수평설치된 오리피스(11)에 의해 상단과 하단으로 분할구획되는데, 이러한 본체(10) 내부 상단에는 방진러버(21)를 설치하고, 상기 방진러버(21)의 하단에 형성된 주액실(23)에 비압축성 유체를 봉입하는데, 본체(10)의 상부에 형성된 연결부(22)를 통해 결합된 엔진(Engine)으로부터 진동이 발생시, 상기 방진러버(21)의 압축/팽창 및 유체의 진동을 통해 상기 엔진의 진동을 저감시키는 것이다. 이는 공지된 기술로서 상세하게 설명하지 않는다.

상기 전자식 구동기(30)는 오리피스(11)에 의해 상, 하단으로 구획된 본체(10)의 하단에 설치된 가진판(31)을 진동시킴으로써 엔진의 진동을 감쇄시키는 것으로, 상기 가진판(31)의 외주연에 수직방향으로 고정설치되는 플런저(40)와, 상기 플런저(40)의 외주연에 설치되어 자기장을 발생시키는 솔레노이드부(50)와, 상기 솔레노이드부(50)에 자기장이 발생되도록 전류신호를 하는 제어부(50)로 이루어진다.

상기 본체(10) 내부 하단에는 가진판(31), 플런저(40), 솔레노이드부(50)가 구비되는데, 상기 가진판(31)은 오리피스(11)의 저면에 설치되는 것이고, 이러한 가진판(31)에는 본체(10) 내부 수직방향으로 지지대(32)가 일체형으로 설치된다. 이러한 가진판(31)의 지지대(32)의 외주연에 플런저(40)가 고정결합되는 것이며, 상기 플런저(40)의 외주연에 솔레노이드부(50)가 위치된다. 이러한 상기 전자식 구동기(30)의 구성요소는 하기에서 상세하게 설명하도록 한다.

상기 플런저(40)는 전술된 바와 같이, 상기 가진판(31)의 지지대(32) 외주면에 고정설치되어, 후술 될 솔레노이드부(50)에서 발생되는 자기장에 의해, 상, 하로 진동되는 것으로, 상기 플런저(40)가 상, 하로 진동될 시, 이는 플런저(40)가 고정설치된 가진판(31) 또한 상, 하로 진동시키는 것이기에, 상기 본체(10)의 상부에서부터 전달된 엔진의 진동이 본체(10) 상부의 방진러버(21)의 압축/팽창과 유체 및 상, 하로 유동되는 가진판(31)의 진동에 의해 일정수준 감소되되, 후술 될 제어부(50)에 의해 플런저(40)가 엔진의 진동 주파수에 동일하게 진동되어, 엔진의 진동 및 이로 인한 소음을 정확하고 능동적으로 억제하는 것이다.

상기 솔레노이드부(50)는 전술된 바와 같은 본체(10) 내부 하단에서, 상기 플런저(40)의 외주연에 설치되는 것으로, 상기 플런저(40)를 상, 하로 진동시키기 위해 자기장을 발생시키는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 솔레노이드부(50)는 플런저(40)의 외주연에서 'ㄷ'자 단면을 가지며 설치되되, 외측으로 개구부를 형성하는 보빈(Bobbin, 52)과, 상기 보빈(52)의 개구부에 권취되는 코일(Coil, 53)과, 상기 플런저(40)의 일단부(하단부)가 중앙에 대응되며 치합되고, 상기 플런저(40)가 대응치합되는 중앙을 기준으로 상면에 상기 보빈(52)이 위치되도록, 상기 본체(10) 내부 하단 저면에 설치되는 요크(Yoke, 51)와,(상기 요크(51)의 상부에서 플런저(40)가 상, 하로 진동될 수 있도록 하기 위해, 상기 요크(51)와 플런저(40)의 상호간 대응부위에는 공극(α)이 형성되어야만 한다.) 상기 코일(53)의 자기장 발생을 위해, 보빈(52) 및 코일(53)의 외주연을 감싸도록 보빈(52)의 외주연에 설치되는 코어(54)로 이루어진다.

상기 제어부(50)는 플런저(40)가 상, 하로 진동될 수 있도록 전술된 솔레노이드부(50)에 제어신호를 전달하는 것으로, 상기 제어부(50)는 제어부(50) 가속도계(51), 제어기(52), 증폭기(53)로 이루어진다.

즉, 상기 제어부(50)는 차체(Chassis)에 설치된 엔진이 구동됨으로써 진동이 발생되고, 이러한 엔진의 진동을 감지하게 되며 작동되는 것으로, 상기 진동이 감지되는 경우, 차량 엔진의 운전 상태에 대한 정보(rpm)를 가속도계(51)를 통해 제어신호로 받은 후 이를 전류신호로 변환하고, 이러한 전류신호를 증폭기(53)를 통해 증폭하여 상기 전자식 구동기(30)의 솔레노이드부(50)에 전달함으로써, 상기 솔레노이드부(50)로부터 자기장이 발생되어, 상기 자기장에 의해 플런저(40)가 요크(51)와 착탈되며 상기에서 전달받은 엔진 회전수에 맞춰 상, 하로 진동되도록 한 것이다.

상기와 같은 플런저(40)의 유동에 의해 가진판(31) 또한 엔진의 회전수 또는 엔진의 진동 주파수에 맞춰 상, 하로 진동되어 본체(10)에 전달되는 엔진의 진동이 감쇄되도록 한 것이다.

본 발명에서는 상기와 같은 형태로 구성되는 전자식 구동기(30)를, 자동차 부품의 소형화/경량화/저가화 추세에 따라, 최소 사이즈를 적용하되, 최대 전자기력을 발생될 수 있도록 한 것으로, 상기에서의 전자기력을 최대로 증대시키기 위해,

1. 상기 플런저(40)와 요크(51)간 공극(α)의 면적을 최대로 하고,

2. 각 자성체(코일(53) 및 코어(54))의 자화가 도 4에서 도시된 바와 같이, B-H곡선(자기이력곡선, Hysteresis Loop)의 선형구간에서 최대로 포화(포화점, P)될 수 있도록, 상기 플런저(40) 측면두께(D1), 코어(54) 상부두께(D2), 요크(51) 하부두께(D3)가 상호간 7: 4: 4의 비율이 되도록 하여, 최대 전자기력이 발생되도록 하였으며,

3. 상기 코일(53) 또한 코일 정렬 권선방식을 적용하여 코일(53) 점적율을 90 내지 100%로 유지시킴으로써, 전류가 최대로 인가시키도록 한다.

더불어, 상기의 상세한 설명에서 설명되지 않은 도면의 부호인 '55', '56'은 전자식 구동기(30)의 구성요소들을 감싸는 캡(Cap)과 바디(Body)를 각각 나타낸다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 본체 11: 오리피스
20: 유체 봉입 마운트부 21: 방진러버
22: 연결부 23: 주액실
30: 전자식 구동부 31: 가진판
32: 지지대 40: 플런저
50: 솔레노이드부 51: 요크
52: 보빈 53: 코일
54: 코어 55: 캡
60: 제어부 61: 가속도계
62: 제어기 63: 증폭기
D1: 플런저의 측면두께 D2: 코어의 상부두께
D3: 요크의 하부두께 α: 공극

Claims (5)

1. 본체(10) 내부가 오리피스(11)에 의해 상, 하단으로 분할되되, 본체(10) 내부 상단에는 방진러버(21)를 설치하고 비압축성 유체를 유입하여 엔진의 진동 및 소음을 감쇄시키되, 내부 하단에는 가진판(31)을 통해 엔진의 진동을 상쇄시키는 전자식 구동기(30)가 구성되는 엔진 마운트 액츄에이터에 있어서,
   상기 전자식 구동기(30)는
   상기 가진판(31)의 하단에 수직방향으로 고정설치되는 플런저(40)와;
   상기 플런저(40)의 외주연에 설치되어 자기장을 발생시키는 솔레노이드부(50)와;
   상기 엔진으로부터 진동을 감지시, 솔레노이드부(50)로부터 자기장이 발생되도록 제어신호를 전달하여, 상기 자기장으로 인하여 플런저(40)를 엔진의 진동 주파수와 동일하게 상, 하로 진동시킴으로써, 상기 플런저(40)에 연결된 가진판(31)의 진동에 의해 엔진의 진동이 상쇄되도록 하는 제어부(50);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 솔레노이드부(50)는
   상기 플런저(40)의 일단에 대응되도록, 본체(10) 하단 내부에 설치되는 요크(51)와;
   상기 요크(51)의 상부에서 플런저(40)의 외주연에 설치되는 보빈(52)과;
   상기 보빈(52)에 권취되며, 상기 제어부(50)와 연결된 코일(53)과;
   상기 코일(53)의 자기장 발생을 위해 코일(53)이 권취된 보빈(52)의 외주연에 형성되는 코어(54);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전자식 구동기(30)는
   최대 전자기력을 발생시키기 위해, 상기 플런저(40)와 요크(51) 상호간에 형성되는 공극(α)의 면적을 최대로 하고, 상기 코일(53)의 점적율이 90 내지 100%가 되도록, 코일 정렬 권선방식을 적용하여, 전류가 최대로 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 전자식 구동기(30)는
   최대 전자기력을 발생시키기 위해,
   상기 플런저(40)의 측면두께(D1), 코어(54)의 상부두께(D2), 상기 요크(51)의 하부두께(D3)가 상호간 7: 4: 4의 비율이 되도록 하여, 상기 코일(53)과 코어(54)의 자화가 B-H곡선의 선형구간에서 최대로 포화되도록 하는 것을 특징으로 하는 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부(50)는
   상기 엔진이 장착되는 차체에 설치되는 가속도계(51)와;
   상기 가속도계(51)와 연결되어 차량 엔진의 운전 상태에 대한 정보를 제어신호를 받아 전류신호로 변환하는 제어기(52)와;
   상기 전류신호를 증폭하여 솔레노이드부(50)로 입력하는 증폭기(53);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 주행 진동 저감용 전자식 능동 엔진 마운트 액츄에이터.
   

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